耐热钢焊接焊条选用及说明
在高温下工作的钢叫做耐热钢，耐热钢应具备高温化学稳定性和高温强度，耐热钢按显微组织可分为珠光体耐热钢、铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢四类；珠光体耐热钢通常热强钢，另有专篇，不再叙述，这里只讲铁素体耐热钢、马氏体耐热钢和奥氏体耐热钢。
一般来说，钢中含Cr达到5%，在600℃下具备了抗氧化能力，当Cr达到12%时，抗氧化能力可达800℃，当Cr达到20%时，抗氧化能力可达950℃，当Cr达到25%时，在1050℃高温下耐热钢表面不起氧化皮，高温化学稳定性非常强；铬金属是耐热钢中最主要的合金元素，所以耐热钢含铬量大都在12%以上。
相对而言，铁素体耐热钢和马氏体耐热钢高温强度低且塑韧性不好，耐热性能不如奥氏体耐热钢，奥氏体耐热钢与奥氏体不锈钢相比，含碳量高一些，有些钢种既是不锈钢又是耐热钢。
本文依据GB/T 4238-2015《耐热钢钢板与钢带》和GB/T 983-2012《不锈钢焊条》标准，选出14种代表性耐热钢材料及其适用的12种焊条，基本涵盖适用温度范围，其余耐热钢焊接时焊条选择也可以参照使用。
一、焊条选用原则
1、耐热性对等
焊缝与母材都在同一个温度下服役，若焊缝耐热性差就会影响整体功能，若焊缝耐热性过剩则会造成浪费，只有两者对等才是最适宜的。
2、化学成分相近
为确保焊缝金属与母材具备相同的耐热性，焊条熔敷金属化学成份与母材应尽量相近；同时两者化学成份相近使得它们膨胀系数相近，避免了因膨胀系数不同在焊接接头处产生内应力。
3、保证抗裂性
对抗裂性差的耐热钢可以用化学成分差异化来选择焊条，防止冷裂纹，确保施工可焊性。
如马氏体耐热钢、沉淀硬化耐热钢。
二、焊条选用一览表
见表1。
表1：焊条选用表
耐热钢牌号 最高使用温度
℃
应用举例 焊条型号
焊条牌号
(对应或适用)
07Cr18Ni11Ti 900 通用构件 E347-17 A132
12Cr18Ni9Si3 900 汽车排气净化
装置
E349-17 A082
16Cr23Ni13 900 退火炉罩 E309-17 A302 20Cr25Ni20 1035 坩埚、燃烧室 E310-17 A402 06Cr19Ni13Mo3 900 热交换器部件 E317-17 A242 12Cr16Ni35 1035 石油裂解装置 E330MoMnWNb-17 A602 16Cr20Ni14Si2 1050 冶金电炉部件 E309Nb-17 A312 022Cr11NbTi 800 汽车排气管 E410-17 G202 10Cr17 900 喷油嘴 E430Nb-17 G302 16Cr25N 1082 燃烧室 E309-17 A302 12Cr13 800 高温螺栓 E410-17 G202 22Cr12NiMoWV 800 汽轮机叶片 E409Nb-17 G217 06Cr17Ni7AlTi 500 容器 E16-8-2-17 A512 06Cr15Ni25Ti2MoAlVB700 汽轮机轴 E16-25MoN-17 A502
三、焊条化学成份及力学性能：
见表2及表3。
表2：焊条熔敷化学成份
化学成分
焊条型号
焊条牌号
(相近) C Mn Si
P
S Cr Ni Mo Cu 其它 E347-17
A132
0.08
0.5-2.5
1.00 0.040.0318.0-21.09.0-11.0
0.75
0.75
Nb+Ta:8×C-1.0 E349-17 A082 0.13 0.5-2.5 1.00 0.040.0318.0-21.08.0-10.0 0.35-0.650.75
Nb+Ta:0.75-1.2; V:0.1-0.3%; TI≤0.15%; W:1.25-1.75%
E309-17 A302 0.15 0.5-2.5 1.00 0.040.0322.0-25.012.0-14.00.75 0.75
E310-17 A402 0.08-0.2 1.0-2.50.75 0.030.0325.0-28.020.0-22.50.75 0.75 E317-17 A242 0.08 0.5-2.5 1.00 0.040.0318.0-21.012.0-14.0 3.0-4.0 0.75
E330MoMnWNb-17A602 0.2 3.5 0.70 0.0350.0315.0-17.033.0-37.0 2.0-3.0 0.75Nb:1.0-2.0; W:2.0-3.0 E309Nb-17 A312 0.12 0.5-2.5 1.00 0.040.0322.0-25.012.0-14.00.75 0.75Nb+Ta:0.70-1.0 E410-17 G202 0.12 1.0 0.90 0.040.0311.0-14 0.70 0.75 0.75
E430Nb-17 G302 0.1 1.0 1.0
0.040.0315.0-18.0
0.6 0.75 0.75Nb+Ta:0.50-1.5 E409Nb-17 G217 0.12 1.0 1.00 0.040.0311.0-14
0.60
0.75 0.75Nb+Ta:0.50-1.5 E16-8-2-17 A512 0.10 0.5-2.50.60 0.030.0314.5-16.57.5-9.5 1.0-2.0 0.75 E16-25MoN-17
A502
0.12
0.5-2.5
0.90 0.0350.0314.0-18.022.0-27.0
5.0-7.0
0.75
表3：焊条熔敷力学性能
序号 焊条型号 对应牌号 抗拉强度MPa 断后伸长率 %
1 E347-17A13252025
2 E349-17A08269023
3 E309-17A30255025
4 E310-17A40255025
5 E317-17A24255020
6 E330MoMnWNb-17A60259025
7 E309Nb-17A31255025
8 E410-17G20245015
9 E430Nb-17G30245013
10 E409Nb-17G21745013
11 E16-8-2-17A51252025
12 E16-25MoN-17A50261030
四、相关说明
1、耐热钢有碱性焊条和钛酸型焊条两种，钛酸型焊条工艺性比碱性焊条要好很多，故本文只推荐钛酸型焊条，只有在厚板拘束度大的情况下，才需要选用碱性焊条，通常情况下只使用钛酸型焊条。
2、耐热钢焊接除了选择适宜的焊条之外，主要还存在冷裂纹、热裂纹、475℃脆化和σ相脆化等问题，读者可以参阅相关专业书籍。
3、奥氏体耐热钢焊前不宜预热，且层间温度不宜超过200℃，以防止产生热裂纹。
4、铁素体耐热钢焊前不宜预热，层间温度不宜超过100℃，且焊接线能量尽可能取下限，
以防止热影响区晶粒粗大和产生475℃脆化脆化。
5、马氏体耐热钢焊前要预热200-300℃，且层间温度宜在100-150℃，以防止产生冷裂纹。
6、耐热钢焊接时，尽可能采用短弧焊，免得空气中氮入侵熔池，增加热裂纹敏感性。
收弧弧坑要填满，不然也会增加热裂纹倾向。
7、焊条应保存干燥的仓库内，现场可保留半天用量的焊条；焊条焊前好烘干（280-350℃，30-60min），每次少量取用。
8、耐热钢焊条焊芯电阻比碳钢大4倍，焊接时容易发热，造成焊条药皮发红开裂，使焊条焊接工艺性能变差，所以尽可能采用小电流，正常情况下焊接电流可按下表选择，焊工可以根据自己操作习惯做适当调整。
表4：焊条直径与板厚、焊脚及焊接电流关系
焊接电流 A 焊条直径 mm 对接板厚 mm 角接焊脚
mm 平焊
横、立、仰焊
备注
φ2.5 ≤3.2 ≤3.2 50-85 45-80
φ3.2 2.0-6.0 2.0-6.0 75-115 65-105 φ4.0 ＞3.2 ＞3.2 95-145 85-135 φ5.0 ＞6.0
＞6.0
135-180
/
适合于钛酸型焊条
9、碱性焊条对油锈敏感，坡口表面油污要彻底清除，否则容易产生气孔、夹渣、扩展氢超标。